CC BY
22
ЭФФЕКТИВОСТЬ ПРОТИВОДЫМНОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И ВОЗМОЖНОСТЬ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ
О.В. Тертычный Воронежский институт ГПС МЧС России, Л.В. Кузнецова, ВГАСУ
При проектировании зданий массового пребывания людей необходимо учитывать риск возникновения чрезвычайных ситуаций, в том числе и возможность одновременного воздействия различного рода опасных факторов, вызывающих возгорание и стимулирующих развитие пожара. Так как статистика таких случаев неуклонно подтверждает высокую степень их вероятности, то для обеспечения своевременной эвакуации людей следует в соответствии с [1, 2] предусматривать противодымную вентиляцию в зданиях различного назначения.
Вытяжные системы, относящиеся к данному классу вентиляции и призванные удалять продукты сгорания, оборудуются для этой цели клапанами дымоудаления. Количество этих устройств принимается в зависимости от площади помещения (один должен обслуживать площадь не б о-
л
лее 900 м ) [1, 2] и максимального радиуса действия 15 м [3]. При этом скорость всасывания газовой смеси ограничивается 20 м/с.
Существующая методика определения производительности систем дымоудаления для помещений, где может возникнуть пожар, предполагает транспортировку продуктов сгорания в количестве, определяемом по выражению [1,3]
С = 616^-Ргу15-К5, (1)
где Ру- периметр, м, очага пожара в начальной стадии, принимаемый равным большему из периметров открытых или негерметично закрытых емкостей горючих веществ или мест складирования материалов в горючей упаковке; у - расстояние, м, от нижней границы задымленной зоны до пола, принимаемое для помещений 2,5 м, или от нижнего края завесы, образующей резервуар дыма, до пола; - коэффициент, равный 1, а для систем с естественным побуждением при одновременном тушении пожара сплинкерными системами - 1,2.
Рекомендуемое для расчетов значение периметра очага возгорания Р/= 12 м [4], полученное из теории задымления помещения от «точечного источника» горения размерами не более 3x3 м и мощностью, не превышающей 5 МВт, относится к малым очагам, встречающимся при чрезвычайных ситуациях не часто. Однако данная величина при подстановке в зависимость (1) способствует получению значительного расхода газовой смеси для системы дымоудаления [5]. В свою очередь это приводит к завышенным сечениям воздуховодов, делая их прокладку затруднительной
при существующем ограничении в свободном пространстве помещений, особенно при проведении их капитального ремонта.
Уменьшить количество удаляемой газовой смеси, включающей продукты сгорания, не снижая показателей по безопасности воздушной среды, можно при удалении более концентрированных дымовых газов. Этого можно достичь, изменяя конструктивные параметры устройств дымоудаления.
Клапаны дымоудаления современного уровня устанавливаются в вытяжных системах и представляют собой корпус с плоским входным отверстием, снабженным створками, которые в обычном режиме эксплуатации перекрывают его сечение.
Такая конструкция устройства при работающей системе вентиляции обеспечивает равномерное по всем направлениям подтекание к отверстию воздушных масс не зависимо от концентрации в них продуктов сгорания, что приводит к удалению не только дымовых газов, но и большого количества незагрязненного воздуха. Поэтому следует разрабатывать клапаны с выдвижным корпусом, обладающим возможностью разворота входного отверстия к источнику возгорания. Конструкция выдвижного клапана может быть выполнена из отдельных элементов, телескопически соединенных между собой для свободного размещения внутри воздуховода и увеличения его длины в рабочем положении. Последний фактор очень важен для дизайнерских решений, принимаемых для защищаемых помещений.
Клапаны [5], состоящие из отдельных, соосно расположенных усеченных конусов, в случае срабатывания пожарной сигнализации выпадают под действием собственного веса из воздуховодов и входят в сцепление своими узкими сечениями, приобретая форму сопла, которое может повысить пропускную способность устройства. Дополнительное несложное конструктивное исполнение подвижности элементов клапана [5] обеспечит разворот его входного сечения в направлении образования дыма.
Рассмотрим влияние параметров устройства дымоудаления указанного типа на режим всасывания. На рис. 1 изображена принципиальная схема рабочего положения устройства без дополнительного смещения его элементов к источнику пожара.
Газовый поток из помещения вначале засасывается в конфузор, в котором можно пренебречь толщиной пограничного слоя по сравнению с его радиусом. Тогда уравнение постоянства расхода будет иметь вид [6]
(2)
УХР
где V, У\ - скорость газовой смеси в некотором сечении F конфузора и на входе в него, то есть в отверстии площадью ^ , м/с.
Следовательно, изменение скорости определяется выражением [6]
^ 1 к ]
или дифференцируя по л*
dV_
dx
F dx
u о
Рис. 1. Схема рабочего положения клапана дымоудаления: 1 - конфузор; 2
- диффузор; 3 - воздуховод
Для круглого конфузора площади сечений равны
ж-D2
-'■А2
4 4
где D - диаметр конфузора, м, определяемый зависимостью
(5)
а
£> = Д-где а - угол конфузора, град.
Поставляя в уравнение (4) выражения (5, 6) получаем
(6)
а
dx f
А • Ш -
(V)
а
А - 2х • tg
2
Интегрируя выражение (7) при условии ^=0, У=У\ ,получаем следующее изменеие скорости для движения газовой смеси в конфузоре
IX
V = V,
а
\2
(8)
А - 2х • tg
2 у
Скорость перемещения газовой смеси в конфузоре с базовым диаметром Z)x=300 мм и углом а= 10°, изображенная на рис. 2, и изменение диаметра устройства, также отраженное на рис. 2, позволяют заключить, что при указанных геометрических параметрах элементы клапана целесообразно выполнить длиной от 150 до 200 мм, так как дальнейшее увеличение этого размера может привести к росту потерь давления и нарушению эффекта повышения пропускной способности.
з
У/, м/с (а см)
40 30
20 --—^
10 ----,----
0 0,05 ОД 0,15 0.2 0,25 0,3 х Рис. 2. Изменение скорости газовой смеси (1) и диаметра (2) в конфузоре
При разработке и применении клапанов дымоудаления с аэродинамически обоснованной компактно-раздвижной конструкцией, позволяющей разворачивать его входное отверстие к очагу пожара, достигается отсос более концентрированных продуктов сгорания при меньших расходах транспортируемой газовой смеси в системах вентиляции. При этом интенсивность процесса их ассимиляции в воздухе помещений снижается, что обеспечивает достаточную видимость для эвакуации находящихся в здании людей.
Список использованной литературы
1. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. -М.: ФГУП ЦПП Госстрой России, 1991. - 57 с.
2. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. -М.: ФГУП ЦПП Госстрой России, 2004. - 53 с.
3. МДС 41-1.99. Рекомендации по противодымной защите при пожаре (к СНиП 2.04.05-91*). -М.: ГУП ЦПП, ГПК НИИ СантехНИИпроект, 2000,- 36 с.
4. Есин В.М., Сидорук В.И., Токарев В.Н. Пожарная профилактика в строительстве. Ч. 1. Пожарная профилактика систем отопления и вентиляции / В.М. Есин и др. - М.: ВИПТШ МВД РФ, 1995. - 352 с.
5. Кузнецова Л.В., Тертычный О.В. Вытяжная противодымная вентиляция как средство обеспечения безопасности спасательных работ при чрезвычайных ситуациях: сборник материалов III Международной выставки - Интернет-конференции «Энергообеспечение и строительство» 18-20 ноября 2009; Часть 2. - Орел: 2009 - С. 160-164.
6. Повх И.Л. Техническая гидромеханика / И.Л. Повх. - Л.: Машиностроение, 1969. - 524 с.
VI
